DE10203892B4 - Method for generating a signal pulse sequence with a predetermined stable fundamental frequency - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen einer Signalpulsfolge (y(n)) mit einer vorgegebenen stabilen Grundfrequenz (f0) aus einer Folge von Signalpulsen (x(n)), deren Frequenz (f) schwankt und die spektrale Anteile aufweist, deren Frequenz mindestens ein vorgegebenes Vielfaches der Grundfrequenz (f0) beträgt, dadurchgekennzeichnet, dass die Folge von Signalpulsen (x(n)) einem digitalen Filter (2) zugeführt wird, dessen Durchlassbereich um die Grundfrequenz (f0) liegt und das um eine vorgegebene halbe Abtastfrequenz (fa) sperrt und das bei Erregung ein vorzeichenbehaftetes Ausgangssignal (B) ausgibt, und bei jedem Vorzeichenwechsel des Ausgangssignals (B) ein Taktsignalpuls (C) erzeugt wird.Method for generating a signal pulse sequence (y (n)) with a predetermined stable fundamental frequency (f 0 ) from a sequence of signal pulses (x (n)) whose frequency (f) fluctuates and which has spectral components, the frequency of which is at least a predetermined multiple is the fundamental frequency (f 0 ), characterized in that the sequence of signal pulses (x (n)) is fed to a digital filter (2), the pass band of which is around the fundamental frequency (f 0 ) and that by a predetermined half sampling frequency (f a ) blocks and outputs a signed output signal (B) when energized, and a clock signal pulse (C) is generated each time the output signal (B) changes sign.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen einer Signalpulsfolge mit einer vorgegebenen stabilen Grundfrequenz, d.h. die Wiederherstellung eines Taktsignals (Clock recovery) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to a method for generating a signal pulse sequence with a predetermined stable Fundamental frequency, i.e. the restoration of a clock signal (Clock recovery) according to the preamble of claim 1.

Bei digitalen Schaltungen wird im allgemeinen immer ein Taktsignal (Clock) verwendet, damit die einzelnen Rechen- bzw. Arbeitsschritte synchron abgearbeitet werden können. Wenn nun die Periodendauer des Taktes nicht immer gleich ist und in einem recht großen Maße schwankt (jittert), dann kann das zu Fehlfunktionen in der Schaltung führen.In digital circuits, generally always uses a clock signal (clock) so that the individual Calculation and work steps can be processed synchronously. If now the period of the measure is not always the same and in one quite large Dimensions fluctuate (jitter), then it can lead to malfunctions in the circuit.

Beim Stand der Technik wird i.a. darauf vertraut, dass das Taktsignal so wenig schwankt (wenig "Jitter hat"), dass die Anwendung dadurch nicht gestört wird. Gegebenenfalls wird die digitale Schaltung so ausgelegt, dass sie robust gegenüber Frequenzschwankungen beim Taktsignal ist.In the state of the art, i.a. trusts that the clock signal fluctuates so little (little "jitter") that the application not disturbed by it becomes. If necessary, the digital circuit is designed so that they are robust towards Frequency fluctuations in the clock signal is.

Ein Beispiel für die Erzeugung eines möglichst genauen Taktsignals, um Störungen der Anwendung bei Taktsignal mit Jitter so gut wie möglich zu vermeiden, ist aus US 6 137 328 bekannt. Dabei wird ein Halbmischer in einem konventionellen Verzögerungskreis verwendet.An example of the generation of a clock signal that is as accurate as possible in order to avoid interference in the application as far as possible with a clock signal with jitter is given in US 6,137,328 known. A half mixer is used in a conventional delay circuit.

Ein Beispiel für eine Schaltung, die robust gegenüber Frequenzschwankungen beim Taktsignal ist, ist das Empfängersystem nach EP 1 112 6053 . Dabei werden in dem Empfängersystem die empfangenen Daten durch mehrere Verzögerungsschaltungen verzögert. Aufgrund der Auftrittshäufigkeit der empfangenen Daten wird festgestellt, wie oft die Daten empfangen wurden.An example of a circuit that is robust against frequency fluctuations in the clock signal is the receiver system according to EP 1 112 6053 , The received data are delayed in the receiver system by several delay circuits. The frequency of the received data determines how often the data was received.

Wenn man aber zum außen angelegten Takt auch noch andere Taktsignale mit höheren Frequenzen benötigt, geht das externe Taktsignal zuerst in einen PLL-Regelkreis, der so gut ausgelegt ist, dass möglichst wenig Jitter übertragen wird. Dies bedeutet jedoch erhöhten schaltungstechnischen Aufwand, d.h. man muss teure externe Bausteine verwenden, die das Taktsignal aufbereiten und eine aufwendige PLL- Regelung enthalten.But if you look at the outside Clock also other clock signals with higher frequencies is needed the external clock signal first into a PLL control loop that's so good is designed that as possible little jitter transmitted becomes. However, this means increased circuit complexity, i.e. you have expensive external building blocks use that prepare the clock signal and a complex PLL Regulation included.

Darüber hinaus ist aus DE 694 21 834 eine digitale Taktrückgewinnungsschaltung bekannt, die ohne Verwendung von Multipliziereinrichtungen ausgeführt werden kann. Dabei wird eine Symbolzeitgabe-Rückgewinnungstechnik mit Spektrallinien-Auskopplung ausgeführt.Beyond that DE 694 21 834 known a digital clock recovery circuit that can be carried out without the use of multipliers. A symbol timing recovery technique with spectral line extraction is carried out.

Aus US 5 425 060 ist die Reduzierung des Zeit-Jitters bei Taktrückgewinnung bekannt, wobei die Parameter eines Vorfilters adaptiv derartig eingestellt werden, dass konjugierte, antisymmetrische Komponenten im Spektrum des interessierenden Spektrums kompensiert werden.Out US 5,425,060 the reduction of the time jitter in clock recovery is known, the parameters of a prefilter being adaptively set such that conjugated, antisymmetric components in the spectrum of the spectrum of interest are compensated.

Von Keyhyun Kim et al. wird in "Symbol Timing Recovery Using Digital Spectral Line Method For 16-CAP VDSL System", Global Telecommunications Conference 1998, GLOBECOM 1998, The Bridge to Global Integration, IEEE, Bd. 6, 1998, Seite 3467 – 3472, ein Verfahren zur Taktrückgewinnung beschrieben, bei dem ein Einseitenbandfilterpaar und ein Multiplizierer verwendet werden. By Keyhyun Kim et al. appears in "Icon Timing Recovery Using Digital Spectral Line Method For 16-CAP VDSL System ", Global Telecommunications Conference 1998, GLOBECOM 1998, The Bridge to Global Integration, IEEE, Vol. 6, 1998, pages 3467-3472, described a method for clock recovery, using a single sideband filter pair and a multiplier become.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein einfaches Verfahren anzugeben, mit dem ein frequenzstabiles Taktsignal aus einem verrauschten Taktsignal rückgewonnen werden kann.The object of the invention is a to specify a simple method with which a frequency-stable clock signal can be recovered from a noisy clock signal.

Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren nach Anspruch 1. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.This task is solved by the method of claim 1. Preferred embodiments of the invention are the subject of the subclaims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren mit einem "Jittered Clock recovery filter" fasst man das verrauschte Taktsignal als ideales Rechtecksignal auf, das neben der Grundschwingung und den entsprechenden Oberwellen noch zusätzlich aufmodulierte Frequenzen aufweist, wodurch es dann zur Abweichung vom idealen Rechteck kommt. Nun kann man mit einem Bandpass, der auf die Taktsignalfrequenz (Frequenz der Grundschwingung) abgestimmt ist, die Grundschwingung wieder herausfiltern. Wenn das Durchlassband sehr schmal ist, werden kaum Oberwellen und damit kein Jitter übertragen.In the method according to the invention with a "Jittered Clock recovery filter " the noisy clock signal as an ideal square wave signal in addition to the fundamental and the corresponding harmonics additionally has modulated frequencies, which then leads to deviation comes from the ideal rectangle. Now you can with a bandpass that is matched to the clock signal frequency (frequency of the fundamental oscillation), filter out the fundamental vibration. If the passband is very narrow, hardly any harmonics and therefore no jitter are transmitted.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen einer Signalpulsfolge mit einer vorgegebenen stabilen Grundfrequenz aus einer Folge von Signalpulsen, deren Frequenz schwankt und die spektrale Anteile aufweist, deren Frequenz mindestens ein vorgegebenes Vielfaches der Grundfrequenz beträgt, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Folge von Signalpulsen einem digitalen Filter zugeführt wird, dessen Durchlassbereich um die Grundfrequenz liegt und das um eine vorgegebene halbe Abtastfrequenz sperrt und das bei Erregung ein vorzeichenbehaftetes Ausgangssignal ausgibt, und bei jedem Vorzeichenwechsel des Ausgangssignals ein Taktsignalpuls erzeugt wird.The inventive method for generating a Signal pulse sequence with a predetermined stable basic frequency a sequence of signal pulses whose frequency fluctuates and the spectral Has portions whose frequency is at least a predetermined multiple the fundamental frequency is is characterized in that the sequence of signal pulses digital filter whose pass band is around the fundamental frequency and that locks by a predetermined half sampling frequency and this when excited outputs a signed output signal and every time the sign changes a clock signal pulse of the output signal is generated.

Insbesondere umfasst das digitale Filter ein Bandfilter, das bei der Frequenz Null und der halben Abtastfrequenz sperrt, und einen Nulldurchgangsdetektor, der bei jedem Nulldurchgang einen Taktsignalpuls erzeugt.In particular, this includes digital Filter a band filter that is at zero frequency and half the sampling frequency locks, and a zero crossing detector, which occurs at each zero crossing generates a clock signal pulse.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bandfilter ein FIR-Filter und ein IIR-Filter, die in Reihe geschaltet sind, wobei die Eigenfrequenz des IIR-Filters gleich der Grundfrequenz ist.In a preferred embodiment According to the invention, the band filter comprises an FIR filter and an IIR filter, which are connected in series, with the natural frequency of the IIR filter is equal to the fundamental frequency.

Für spezielle Anwendungen wird die Grundfrequenz durch einen PLL- Regelkreis nach dem digitalen Filter vervielfacht. In diesem Fall kann die vervielfachte Grundfrequenz nach dem PLL- Regelkreis als Abtastfrequenz von dem Bandfilter und dem Nulldurchgangsdetektor verwendet werden.For The basic frequency is used in special applications by a PLL control loop multiplied after the digital filter. In this case, the multiplied basic frequency according to the PLL control loop as sampling frequency used by the bandpass filter and the zero crossing detector.

Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass man keine aufwändige und genaue PLL- Regelung benötigt. Die schlechtere und langsamere Regelung, welche den PLL- Regelkreis enthalten kann, braucht weniger Chipfläche und ist somit nicht nur vom Entwicklungsaufwand her billiger. Im übrigen erspart man sich teure externe Chips, die das Taktsignal aufbereiten, wodurch die Kosten von Boards usw. in die Höhe getrieben werden, da eine Schaltung, die robust gegen Jitter sein soll, für höhere Taktfrequenzen als den eigentlichen Arbeitstakt ausgelegt werden muss. Das bedeutet, dass stärkere Treiber und stärkeres "pipelining" vorgesehen werden muss, was mit mehr Designaufwand verbunden ist. Aufgrund der stärkeren Treiber wird außerdem mehr Fläche benötigt, und das bedeutet höhere Kosten. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein digitales Filter eingesetzt wird, wird kaum Chipfläche benötigt, äußere Einflüsse (Temperatur) haben weniger Bedeutung, und aufgrund der einfachen Struktur eines digitalen Filters ist das Verfahren leicht zu implementieren.An advantage of the invention is that no complex and precise PLL control is required. The worse and slower control, which can contain the PLL control circuit, takes up less chip area and is therefore not only cheaper in terms of development effort. In addition, it saves expensive external chips that process the clock signal, which drives up the costs of boards etc., since a circuit that is supposed to be robust against jitter has to be designed for higher clock frequencies than the actual working clock. This means that stronger drivers and stronger "pipelining" must be provided, which is associated with more design effort. The stronger drivers also require more space, which means higher costs. Since a digital filter is used in the method according to the invention, hardly any chip area is required, external influences (temperature) are less important, and the method is easy to implement due to the simple structure of a digital filter.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von einem Ausführungsbeispiel, bei der Bezug genommen wird auf die beigefügten Zeichnungen.Other features and advantages of Invention result from the following description of one Embodiment, reference is made to the accompanying drawings.

1 zeigt einen Filteraufbau, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. 1 shows a filter structure with which the inventive method can be carried out.

2 zeigt die Durchlasskurve des Filters nach 1. 2 shows the transmission curve of the filter 1 ,

3 zeigt ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Erzeugung der frequenzstabilen Signalpulse aus einer Eingangspulsfolge, die nicht frequenzstabil ist. 3 shows a timing diagram for explaining the generation of the frequency-stable signal pulses from an input pulse sequence that is not frequency-stable.

4 zeigt eine Ausführungsform des Bandfilters aus 1. 4 shows an embodiment of the bandpass filter 1 ,

In 1 ist ein Filteraufbau zum Erzeugen einer Signalpulsfolge mit einer vorgegebenen stabilen Grundfrequenz gezeigt, mit dem sich das erfindungsgemäße Verfahren durchführen lässt. Der Filteraufbau wird über einen Eingang 1 mit einer Folge von Signalpulsen x(n) versorgt, deren Frequenz schwankt und die damit nicht unmittelbar zum Takten von zeitkritischen Vorgängen in einer (nicht dargestellten) Schaltung verwendet werden können.In 1 A filter structure for generating a signal pulse sequence with a predetermined stable fundamental frequency is shown, with which the method according to the invention can be carried out. The filter structure is via an input 1 supplied with a sequence of signal pulses x (n) whose frequency fluctuates and which therefore cannot be used directly for clocking time-critical processes in a circuit (not shown).

Die Frequenzschwankungen der Eingangspulse können so aufgefasst werden, dass die Eingangspulse außer ihrer gewünschten Grundfrequenz f0 spektrale Anteile aufweisen, deren Frequenz über der Grundfrequenz liegt und insbesondere mindestens ein vorgegebenes Vielfaches der Grundfrequenz f0 beträgt. Der spektrale Anteil der Eingangpulse mit f0 oder einem Vielfachen davon wird unabhängig von seiner Amplitude verwendet, um ein System zu (Resonanz-)Schwingungen anzuregen. Die Schwingungen des Systems dienen dann als Referenz für die Erzeugung des gewünschten frequenzstabilen Taktsignals. Dazu wird in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Nulldurchgang der (Resonanz-)Schwingungsamplitude erfasst. Um jedoch Nulldurchgänge nur bei der Resonanzfrequenz zuzulassen, wird ein entsprechendes Sperrfilter vorgesehen, durch das alle unerwünschten Frequenzanteile unterdrückt werden.The frequency fluctuations of the input pulses can be understood such that the input pulses have spectral components in addition to their desired basic frequency f 0 , the frequency of which is above the basic frequency and in particular is at least a predetermined multiple of the basic frequency f 0 . The spectral component of the input pulses with f 0 or a multiple thereof is used regardless of its amplitude in order to excite a system to (resonance) vibrations. The vibrations of the system then serve as a reference for the generation of the desired frequency-stable clock signal. For this purpose, the zero crossing of the (resonance) oscillation amplitude is recorded in a preferred embodiment of the invention. However, in order to allow zero crossings only at the resonance frequency, a corresponding blocking filter is provided, by means of which all undesired frequency components are suppressed.

Erfindungsgemäß wird die Folge von Signalpulsen x(n) einem digitalen Filter 2 zugeführt, dessen Durchlassbereich um die Grundfrequenz f0 liegt und das um eine vorgegebene halbe Abtastfrequenz fa/2 sperrt. Im Durchlassbereich, d.h. bei Erregung ist das Filter dagegen derart ausgelegt, dass es ein vorzeichenbehaftetes Ausgangssignal ausgibt. Ein derartiges Filter ist das Bandfilter 4, das Teil des digitalen Filters 2 ist. Hat die ankommende Signalkomponente also eine Frequenz, die sich von der gewünschten Grundfrequenz f0 unterscheidet, so sperrt das Bandfilter 4 und damit das digitale Filter 2, so dass kein Taktsignal an der folgenden Schaltung anliegt. Hat das ankommende Signal dagegen eine Komponente, deren Frequenz f0 entspricht, so wird das Bandfilter 4 durch diese Frequenzkomponente zum Schwingen angeregt, wobei die Schwingungsfrequenz die gewünschte Eigenfrequenz ist.According to the invention, the sequence of signal pulses x (n) becomes a digital filter 2 supplied, the pass band is around the fundamental frequency f 0 and blocks by a predetermined half sampling frequency f a / 2. In contrast, in the pass band, ie when energized, the filter is designed in such a way that it outputs a signed output signal. Such a filter is the band filter 4 , the part of the digital filter 2 is. If the incoming signal component therefore has a frequency that differs from the desired fundamental frequency f 0 , the band filter blocks 4 and thus the digital filter 2 , so that no clock signal is present on the following circuit. In contrast, if the incoming signal has a component whose frequency corresponds to f 0 , the band filter becomes 4 excited by this frequency component to oscillate, the oscillation frequency being the desired natural frequency.

Das Ausgangssignal des Bandfilters 4 wird in einen Nullpunktdetektor 5 eingekoppelt, der bei jedem Vorzeichenwechsel des Ausgangssignals des Bandfilters 4 einen Taktsignalpuls erzeugt. Die Funktionsweise und die technische Umsetzung eines solchen Nullpunktdetektors 5 ist dem Fachmann bekannt und wird daher hier nicht weiter erläutert. Im übrigen können auch andere Elemente verwendet werden, die beim Durchgang des Ausgangssignals von dem Bandfilter 4 durch einen bestimmten Wert (Maximum oder Minimum) einen Taktpuls erzeugen.The output signal of the band filter 4 becomes a zero point detector 5 coupled in with each change of sign of the output signal of the bandpass filter 4 generates a clock signal pulse. The functioning and the technical implementation of such a zero point detector 5 is known to the person skilled in the art and is therefore not explained further here. Otherwise, other elements can also be used, which pass through the output signal from the bandpass filter 4 generate a clock pulse by a certain value (maximum or minimum).

Die Taktpulse y(n), die von dem Nullpunktdetektor 5 erzeugt werden, haben die Frequenz f0, die die Resonanzfrequenz des Bandfilters 4 ist und gleich der gewünschten Frequenz ist.The clock pulses y (n) by the zero point detector 5 generated have the frequency f 0 , which is the resonance frequency of the bandpass filter 4 and is equal to the desired frequency.

Die frequenzstabilen Taktpulse y(n) können nun weitererarbeitet werden oder direkt verwendet werden. Im zweiten Fall werden sie über einen Ausgang 7 in die (nicht dargestellte) nachfolgende Schaltung eingespeist, anderenfalls werden sie mit einem PLL- Regelkreis 8 auf eine höhere Frequenz umgesetzt und erst dann über einen Ausgang 9 in die (nicht dargestellte) nachfolgende Schaltung eingespeist.The frequency-stable clock pulses y (n) can now be processed further or used directly. In the second case they will have an exit 7 fed into the subsequent circuit (not shown), otherwise they are operated with a PLL control loop 8th converted to a higher frequency and only then via an output 9 fed into the subsequent circuit (not shown).

Die vervielfachte Frequenz nach dem PLL- Regelkreis 8 kann gleichzeitig als Steuertakt für die oben beschriebenen Komponenten des digitalen Filters 2 verwendet werden, um das Überabtasten (oversampling) des Eingangssignals dieser Komponenten zu steuern. Es wird daher in der gezeigten Ausführungsform nach 1 über eine Rückkopplungsleitung 10 zurückgeschleift und liegt an dem Bandfilter 4 und dem Nullpunktdetektor 5 in dem digitalen Filter 2 an.The multiplied frequency according to the PLL control loop 8th can also act as a control clock for the components of the digital filter described above 2 can be used to control oversampling of the input signal of these components. It is therefore shown in the embodiment shown 1 via a feedback line 10 looped back and lies on the belt filter 4 and the zero point detector 5 in the digital filter 2 on.

Da für die Versorgung des digitalen Filters 2 mit der Abtastfrequenz fa der PLL- Regelkreis 8 zunächst anschwingen muss, ist in der gezeigten Ausführungsform ein Multiplexer 6 und eine Bypass- Leitung 3 vorgesehen, womit zu Beginn der Taktsignalrückgewinnung, d.h. direkt nach dem Einschalten des Filteraufbaus der PLL- Regelkreis 8 zunächst mit dem frequenzinstabilen Takt hochgefahren wird, und nach Ende des Einschwingvorgangs wird der Eingang des PLL- Regelkreises 8 mit dem Multiplexer 6 auf das frequenzstabile Taktsignal umgeschaltet.As for the supply of the digital filter 2 with the sampling frequency f a the PLL control loop 8th to must oscillate next is a multiplexer in the embodiment shown 6 and a bypass line 3 provided, with which at the beginning of the clock signal recovery, ie immediately after switching on the filter structure of the PLL control loop 8th is first started up with the frequency-unstable clock, and after the settling process the input of the PLL control loop 8th with the multiplexer 6 switched to the frequency-stable clock signal.

In 2 ist der Verlauf der Durchlasskurve ∣⁣H(f)∣⁣ gegenüber der Frequenz dargestellt. Wie ersichtlich hat diese Kurve ihr Maximum bei f0 bzw. fa. D.h. bei f0 und fa ist die Dämpfung des durchgelassenen Signals minimal. Zwischen diesen beiden Maxima nimmt die Durchlasskurve stark ab, bis auf Null bei der Hälfte der Abtastfrequenz, d.h. bei fa/2.In 2 the course of the transmission curve ∣⁣H (f) ∣⁣ is shown in relation to the frequency. As can be seen, this curve has its maximum at f 0 or f a . At f 0 and f a , the attenuation of the transmitted signal is minimal. Between these two maxima, the transmission curve decreases sharply, down to zero at half the sampling frequency, ie at f a / 2.

Aus dem Verlauf der Kurve wird deutlich, dass im wesentlichen nur Schwingungen mit der Frequenz f0 angeregt werden.It is clear from the course of the curve that essentially only vibrations with the frequency f 0 are excited.

In 3 ist die Folge von Eingangspulsen A gezeigt. Diese haben in etwa die gewünschte Frequenz f0, sind aber Frequenzschwankungen unterworfen, die durch die Abweichungen ihrer Flanken von den "exakten" vertikalen Linien angedeutet sind.In 3 the sequence of input pulses A is shown. These have approximately the desired frequency f 0 , but are subject to frequency fluctuations, which are indicated by the deviations of their flanks from the "exact" vertical lines.

Die Abweichung der Istfrequenz der Eingangspulse A von der Sollfrequenz führt dazu, dass die Spektralkomponente in den Eingangspulsen A mit der gewünschten Frequenz f0 eine unterschiedlichen Amplitude haben. Unabhängig davon, schwingt das Bandfilter 4 jedoch auf seiner Resonanzfrequenz f0, angeregt durch eben die Spektralkomponenten mit f0 in den Eingangspulsen. Die Schwingungsamplitude des Bandfilters ist in 3 mit B bezeichnet. Sie schwankt je nach "Übereinstimmung" der Frequenz der Eingangspulse A mit der Resonanzfrequenz des Bandfilters 4.The deviation of the actual frequency of the input pulses A from the target frequency means that the spectral components in the input pulses A with the desired frequency f 0 have a different amplitude. Regardless, the band filter vibrates 4 however, at its resonance frequency f 0 , excited by the spectral components with f 0 in the input pulses. The vibration amplitude of the bandpass filter is in 3 designated with B. It fluctuates depending on the "correspondence" of the frequency of the input pulses A with the resonance frequency of the bandpass filter 4 ,

Bei jedem Nulldurchgang des Signals B, der mit den "exakten" vertikalen Linien zusammenfällt, wird durch den Nulldurchgangsdetektor 5 ein Rechteckpuls ausgegeben, so dass die Folge von Rechteckpulsen die exakte Frequenz f0 aufweist. Diese Folge von exakten Taktsignalpulsen ist mit C bezeichnet.Each time the signal B crosses zero, which coincides with the "exact" vertical lines, is detected by the zero crossing detector 5 a rectangular pulse is output, so that the sequence of rectangular pulses has the exact frequency f 0 . This sequence of exact clock signal pulses is labeled C.

In 4 ist eine mögliche Ausführungsform des Bandfilters 4 gezeigt. Das Bandfilter 4 setzt sich aus einem FIR-Filter 11 und einem IIR-Filter 12 zusammen, die in Reihe geschaltet sind. Die Eigenfrequenz des IIR-Filters 12 ist gleich der gewünschten Grundfrequenz f0. Der Aufbau des FIR-Filters 11 und des IIR-Filters 12 aus Verzögerungsgliedern 13, Addierer 14 und Multiplizierern 15 ist dem Fachmann bekannt und wird hier nicht weiter erläutert. Man beachte jedoch, dass die Multiplizierer 15 mit jeweils einem eigenen Wert multiplizieren, der in der Fig. nicht angegeben ist, der sich aber i.a. von dem anderer Multiplizierer l5 unterscheidet und gegebenenfalls auch negativ sein kann.In 4 is a possible embodiment of the bandpass filter 4 shown. The band filter 4 consists of a FIR filter 11 and an IIR filter 12 together, which are connected in series. The natural frequency of the IIR filter 12 is equal to the desired fundamental frequency f 0 . The structure of the FIR filter 11 and the IIR filter 12 from delay elements 13 , Adder 14 and multipliers 15 is known to the person skilled in the art and is not further explained here. However, note that the multipliers 15 multiply each with its own value, which is not shown in the figure, but which in general differs from that of other multipliers l5 and can also be negative, if necessary.

Zusammenfassend ist es ein wesentliches Merkmal der Erfindung, dass für die Erzeugung eine Schwingung mit der gewünschten Frequenz f0 ein digitales IIR- Filter 12 verwendet wird. Denn bei jedem Umschalten des Taktsignales C erfolgt eine Neuinitialisierung des IIR-Filters 12. Diese Neuinitialisierung erfolgt immer, unabhängig davon, ob eine Änderung der Amplitude des Signals B vorliegt oder nicht. Bei jeder dieser Neuinitialisierungen wird der Zustand des IIR-Filters 12 geändert, so dass sich das IIR-Filter immer in einem eingeschwungenen Zustand für den Signalanteil mit der Frequenz f0 befindet.In summary, it is an essential feature of the invention that a digital IIR filter is used to generate an oscillation with the desired frequency f 0 12 is used. This is because every time the clock signal C is switched over, the IIR filter is reinitialized 12 , This reinitialization always takes place regardless of whether there is a change in the amplitude of the signal B or not. With each of these reinitializations, the state of the IIR filter 12 changed so that the IIR filter is always in a steady state for the signal component with the frequency f 0 .

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist es, dass der Arbeitstakt, den das Filter selbst braucht, um arbeiten zu können, von dem PLL- Regelkreis 8 bereitgestellt wird, das seinerseits von dem Filter sein frequenzstabiles Taktsignal erhält. Das Filter 2 wird erst dann zugeschaltet, wenn der PLL- Re gelkreis 8 eingeschwungen ist. Vorher wird das Taktsignal am Filter 2 vorbeigeführt.Another feature of the invention is that the duty cycle that the filter itself needs to operate is from the PLL control loop 8th is provided, which in turn receives its frequency-stable clock signal from the filter. The filter 2 is only switched on when the PLL control loop 8th has settled. Before that, the clock signal on the filter 2 past.

Das Prinzip der Erfindung funktioniert umso besser, je höher die Überabtastung (das Oversampling) ist.The principle of the invention works the better the higher the oversampling (oversampling).

Die Verzögerungsglieder sind vorzugsweise Register mit einer Breite von 8 Bit.The delay elements are preferably registers with a width of 8 bits.

11
Eingangsleitunginput line
22
digitales Taktfilterdigital mode filter
33
Bypass-LeitungBypass line
44
Bandfilterband filter
55
NulldurchgangsdetektorZero crossing detector
66
Multiplexermultiplexer
77
Ausgang für Grundfrequenzoutput for fundamental frequency
88th
PPL-Regelkreis für Frequenz-VervielfachungPPL-locked loop for frequency multiplication
99
Ausgang für vervielfachte Frequenzoutput for multiples frequency
1010
Rückkopplungsleitung für Taktung von Bandfilter undFeedback line for clocking of band filter and
NulldurchgangsdetektorZero crossing detector
1111
FIR-FilterFIR filter
1212
IIR-FilterIIR filters
1313
Verzögerungsglieddelay
1414
Addiereradder
1515
Multiplizierermultipliers

Claims (5)

Verfahren zum Erzeugen einer Signalpulsfolge (y(n)) mit einer vorgegebenen stabilen Grundfrequenz (f0) aus einer Folge von Signalpulsen (x(n)), deren Frequenz (f) schwankt und die spektrale Anteile aufweist, deren Frequenz mindestens ein vorgegebenes Vielfaches der Grundfrequenz (f0) beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Folge von Signalpulsen (x(n)) einem digitalen Filter (2) zugeführt wird, dessen Durchlassbereich um die Grundfrequenz (f0) liegt und das um eine vorgegebene halbe Abtastfrequenz (fa) sperrt und das bei Erregung ein vorzeichenbehaftetes Ausgangssignal (B) ausgibt, und bei jedem Vorzeichenwechsel des Ausgangssignals (B) ein Taktsignalpuls (C) erzeugt wird.Method for generating a signal pulse sequence (y (n)) with a predetermined stable fundamental frequency (f 0 ) from a sequence of signal pulses (x (n)) whose frequency (f) fluctuates and which has spectral components, the frequency of which is at least a predetermined multiple the fundamental frequency (f 0) is characterized in that the sequence of signal pulses (x (n)) a digital filter ( 2 ) is supplied, the pass band of which is around the fundamental frequency (f 0 ) and which blocks by a predetermined half sampling frequency (f a ) and which outputs a signed output signal (B) when excited, and a clock signal pulse () with every change of sign of the output signal (B) C) is generated. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das digitale Filter (2) ein Bandfilter (4), das bei der Frequenz Null und der halben Abtastfrequenz (fa) sperrt, und einen Nulldurchgangsdetektor (5), der bei jedem Nulldurchgang einen Taktsignalpuls erzeugt, umfasst.A method according to claim 1, characterized in that the digital filter ( 2 ) a band filter ( 4 ), which blocks at zero and half the sampling frequency (f a ), and a zero crossing detector ( 5 ), which generates a clock signal pulse at each zero crossing. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Bandfilter (4) ein FIR-Filter (11) und ein IIR-Filter (12) umfasst, die in Reihe geschaltet sind, wobei die Eigenfrequenz des IIR-Filters (12) gleich der Grundfrequenz (f0) ist.A method according to claim 2, characterized in that the band filter ( 4 ) an FIR filter ( 11 ) and an IIR filter ( 12 ), which are connected in series, the natural frequency of the IIR filter ( 12 ) is equal to the fundamental frequency (f 0 ). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfrequenz (f0) durch ein PLL- Regelkreis (8) nach dem digitalen Filter (2) vervielfacht wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the fundamental frequency (f 0 ) by a PLL control loop ( 8th ) after the digital filter ( 2 ) is multiplied. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die vervielfachte Grundfrequenz (f0) nach dem PLL- Regelkreis (8) als Abtastfrequenz von dem Bandfilter (4) und dem Nulldurchgangsdetektor (5) verwendet wird.A method according to claim 4, characterized in that the multiplied fundamental frequency (f 0 ) according to the PLL control loop ( 8th ) as the sampling frequency of the bandpass filter ( 4 ) and the zero crossing detector ( 5 ) is used.
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